PROYECTO IKI ONU M AMBIENTE - One Planet Network · relleno sanitario. impactos por etapa en el tratamiento actual-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200-: ? residuos . oxidación

PROYECTO IKI – ONU MEDIO AMBIENTE

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA EN RELLENOS SANITARIOS

DEPARTAMENTO DE

INGENIERÍA

Kurt Ziegler, Ian Vázquez-Rowe, Ramzy Kahhat, María

Margallo

Lima

3 de julio de 2018

LAS METAS DE REDUCCIÓN (ACUERDO DE PARÍS) SE ALCANZAN

CON LA APLICACIÓN DE DIVERSAS MEDIDAS COMO:

Contribuciones Nacionales de mitigación - NDCs

Inversión en distintos sectores productivos.

CONTRIBUCIONES NACIONALMENTE DETERMINADAS

(NDCS)

Medidas sectoriales para reducir emisiones

De las 190 partes (paises) implicadas en el CC ya se han

recibido más de 160 (incluido Perú).

NDCS PARA PERÚ

Los NDCs pretenden mitigar y adaptar el país al cambio

climático:

Promover medidas que pongan en valor recursos

naturales.

Promover medidas que atiendan nuevos nichos de

mercado hacia un mundo de carbono-restringido

Mitigación: acciones para reducir las emisiones netas.

Adaptación: acciones orientadas a reducir la

vulnerabilidad ante el cambio climático.

SECTORIZACIÓN DE LOS NDCS

Plazo de implementación: del 1 de enero de 2021 a 31

de diciembre de 2030.

Prioridades en adaptación:

Agua y recursos hídricos

Agricultura

Pesca

Bosques

Salud

NDCS EN EL SECTOR RESIDUOS

3.90 Mt CO2eq en el Sector 3.82 Mt en Rellenos

Sanitarios (98%)

RELLENOS SANITARIOS EN EL PERÚ

Plan Nacional de gestión integral de residuos sólidos 2016-2024; Cifras ambientales 2015

https://www.inei.gob.pe/estadisticas/indice-tematico/medio-ambiente/

GENERACIÓN DE RESIDUOS MUNICIPALES EN EL PERÚ

¿Cuál es su

origen?

Lima metropolitana y Callao

Ciudades costeras

Sierra Selva

45%

24%

21%

10%

64%

36%

Generados en domicilios

No generados en domicilios

2015

7,6 Mt/año de

residuos urbanos

municipales

Distribución zonas

Estimación de la composición física de los residuos sólidos domiciliarios

basada en la ponderación de datos de 375 estudios (Perú)

Diagnóstico de los Residuos Sólidos en el Perú, 2013, Ministerio del Ambiente

Sistema de Gestión de los Residuos Sólidos (SIGERSOL), 2015, Ministerio del Ambiente

Plan Integral de Gestión Ambiental de Residuos Sólidos de la Provincia de Cusco, 2015, Gobierno Municipal del Cusco

Estudio de Caracterización de Residuos Sólidos de Nauta, 2013, Municipalidad Provincial de Loreto - Nauta

Componentes físicos de

los residuos sólidos Perú (%) Lima (%) Cusco (%) Nauta (%)

Materia orgánica 52.2 52.3 50.3 60.3

Madera, follaje 2.30 1.70 6.10 4.70

Papel 5.10 5.70 2.80 2.30

Cartón 3.00 3.60 3.30 1.70

Vidrio 3.10 3.80 3.60 1.30

Plásticos reciclables 5.90 5.80 4.60 3.50

Otros inorgánicos 28.4 27.1 29.3 26.2

Rellenos Sanitarios en el Perú

Beneficios de un Relleno Sanitario vs un Botadero

• Menor contaminación en la ciudad (mejor control de los residuos)

• Menor contaminación de cuencas y acuíferos

• Disminución de vectores infecciosos y enfermedades

• Mejores condiciones de trabajo

Botadero Relleno Sanitario

IDENTIFICACIÓN DE RELLENOS SANITARIOS

Costa desértica árida

Sierra andina

Selva tropical amazónica

Dada la diversidad geográfica del Perú, se identificaron 3

principales zonas geoclimáticas con condiciones únicas entre sí:

Por lo tanto, se identificaron 3 principales rellenos a inventariar

en dichas zonas

Lima

Cusco

Nauta

RELLENO SANITARIO PORTILLO GRANDE

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DEL RELLENO

Ubicación

Lima

Tipo de Relleno

Mecanizado según la legislación

peruana

Capacidad

2000 ton/día

Tiempo aproximado de vida

30 años

Temperatura media anual

~ 18 oC

Precipitación

~ 16 mm/año

Distancia al mar

Entre 10 y 11 km

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA

EMPLAZAMIENTO DE DISPOSICIÓN FINAL

JAQUIRA


Ubicación

Cusco

Tipo de Relleno

Mecanizado según la legislación

peruana

Capacidad

380 ton/día


8 años


~ 11 oC

Precipitación

~ 700 mm/año

Altitud

4000 msnm


RELLENO SANITARIO NAUTA


Ubicación

Nauta

Tipo de Relleno

Manual según la legislación peruana

Capacidad

17 ton/día


12 años

Número de celdas

3


~ 26 oC

Precipitación

~ 2500 mm/año

Densidad de carbono

Hasta 150 ton/ha de

carbono en la zona

Distancia al rio

Entre 5 y 6 km


Relleno Portillo Grande

(Lima) Jaquira (Cusco) Nauta (Nauta)

Ubicación Costa hiper árida Sierra andina Selva amazónica

Classificación climática Koppen – Geiger Árido, desierto,

caliente árido (BWh)

Temperado, invierno

frio, verano cálido

(Cwb)

Equatorial,

completamente

húmedo (Af)

Temperatura promedio

(°C) 18.7 11.2 26.6

Precipitación annual

promedio (mm) 16 693 2448

Altitude (msnm) 350 4000 150

Capacidad diaria (ton) 2000 380 17

Tipo según legislación

peruana Mecanizado (>50

ton/dia) Mecanizado (>50

ton/dia) Manual (<20 ton/dia)

Tiempo estimado de vida 30 años 8 años 12 años

Area (ha) 80 9.5 2

Tratamiento del gas Quema

descentralizada Ninguno Ninguno

Cobertura inferior Arcilla Geomembrana Arcilla

Tratamiento de lixiviados Recirculación Recirculación Recirculación

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA

“El ACV es una técnica para determinar los aspectos ambientales e impactos potenciales asociados con un producto: compilando un inventario de las entradas y salidas relevantes del sistema; evaluando los impactos ambientales potenciales asociados a esas entradas y salidas, e interpretando los resultados de las fases de inventario e impacto en relación con los objetivos del estudio”

ISO 14.040: 2006

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA (ACV)

Herramienta estandarizada internacionalmente que se usa

para la evaluación de aspectos ambientales e impactos

potenciales asociados con productos, bienes o servicios (ISO

14040, 2006).

Cuatro etapas principales:

ISO 14040, 2006. Environmental management: Life cycle assessment:

Principles and framework. International organisation for standardisation,

Geneva, Switzerland.

Life Cycle Assessment (LCA) – Análisis de Ciclo

de Vida (ACV)

Objetivo y alcance

Inventario de Ciclo de Vida

Evaluación de Impacto de Ciclo

de Vida

Interpretación de resultados

COMPONENTES DE UN ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA

– INVENTARIOS Y BASES DE DATOS

Los inventarios de ciclo de vida son flujos de entradas y

salidas.

¡No se puede modelar todo! Necesidad de recurrir a

bases de datos con información secundaria.

Principal base de datos en ACV ecoinvent® (Suiza).

Esfuerzos por autoridades nacionales por desarrollar sus

propios inventarios.


– MÉTODOS DE ANÁLISIS

Hacen de enlace entre los inventarios y el resultado final de impactos

ambientales. “Miden impactos”

Se actualizan con frecuencia

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Botadero Relleno Convencional Relleno con Recuperación deEnergía

Relleno con pocos deshechosorgánicos

Kilogramos de CO2eq emitidos por Tonelada Rellenada*

Mínima Emisión Estimada Máxima Emisión Estimada

*MANFREDI ET AL., 2009

LANDFILLING OF WASTE: ACCOUNTING OF GREENHOUSE GASES AND GLOBAL WARMING CONTRIBUTIONS

Relleno con quema de

biogás


– SOFTWARE DE CÁLCULO

Existen diversas herramientas de cálculo

En residuos sólidos una de las más utilizadas es

EASETECH (Dinamarca)

CASO DE ESTUDIO:

RELLENO SANITARIO PORTILLO

GRANDE

Objetivos: - Analizar el Ciclo de Vida del RS Portillo

Grande y sus impactos ambientales - Plantear opciones de mejora y optimización

para el RS Portillo Grande Alcance: - Unidad funcional a analizar: 1 tonelada de

residuos sólidos municipales rellenada en el RS Portillo Grande, a lo largo de 100 años

- Límites del sistema

1. DEFINICIÓN DE OBJETIVO Y ALCANCE

LÍMITES DEL SISTEMA

2. INVENTARIO DE CICLO DE VIDA (ICV)

Recolección de información: Cuestionarios y visita de campo

Asignación de todas las entradas y salidas en función de la

unidad funcional

Ma

teri

as

Pri

mas

Arcilla

Combustible

Energía

Otros

Com

posici

ón

de los

Resi

duo

s Solo se consideran impactos del tratamiento:

Degradación de los residuos

Sa

lida

s

Emisión de GEI

Emisión de Lixiviados

Otros

ICV: INFRAESTRUCTURA Y MANTENIMIENTO DEL RELLENO

Datos de inventario reportados por Unidad Funcional: 1

tonelada de residuos rellenados, a lo largo de 100 años.

ICV: RANGO DE FACTORES DE DESCOMPOSICIÓN

PARA ZONAS SECAS

CASO DE ESTUDIO:

EMPLAZAMIENTO DE DISPOSICIÓN

FINAL JAQUIRA

Objetivos: - Analizar el Ciclo de Vida del EDF Jaquira y sus

impactos ambientales - Plantear opciones de mejora y optimización

para el EDF Jaquira Alcance: - Unidad funcional a analizar: 1 tonelada de

residuos rellenada en el EDF Jaquira, a lo largo de 100 años







unidad funcional

Ma

teri

as

Pri

mas

Arcilla

Concreto

Acero

Combustible

Energía

Otros

Com

posici

ón

de los

Resi

duo



Sa

lida

s

Emisión de GEI


Otros



tonelada de residuos rellenados.


PARA ZONAS BOREALES Y FRIAS HÚMEDAS

CASO DE ESTUDIO:

RELLENO SANITARIO NAUTA

Objetivos: - Analizar el Ciclo de Vida del RS de Nauta y sus

impactos ambientales - Plantear opciones de mejora y optimización

para el RS de Nauta Alcance: - Unidad funcional a analizar: 1 tonelada de

residuos rellenada en el RS de Nauta, a lo largo de 100 años







unidad funcional

Ma

teri

as

Pri

mas

Arcilla

Concreto

Acero

Combustible

Energía

Otros

Com

posici

ón

de los

Resi

duo



Sa

lida

s

Emisión de GEI


Otros



tonelada de residuos rellenados.


PARA ZONAS TROPICALES MUY HÚMEDAS

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Método de Cálculo

SE ANALIZARON 3 ESCENARIOS POR RELLENO

Relleno sin tratamiento de biogás (Situación actual en

Cusco y Nauta, virtual en Lima)

Relleno con quema de gas en chimeneas (Situación actual en

Lima, virtual en Cusco y Nauta)

Relleno con recuperación de energía opción de mejora

- La energía generada sustituye a la energía de fuentes fósiles

DESCOMPOSICIÓN DE RESIDUOS Y

GENERACIÓN DE BIOGÁS:

PORTILLO GRANDE

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Kg C

O2-e

q

Escenario con quema de biogás Escenario sin quema de biogás Escenario con recuperación de energía

DISTRIBUCIÓN DE IMPACTOS SEGÚN ESCENARIOS EN UN

RELLENO SANITARIO

IMPACTOS POR ETAPA EN EL TRATAMIENTO ACTUAL

-600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000

Infraestructura

Combustión

Secuestro de carbono

Descomposición (0 - 5 años)

Oxidación (0 - 5 años)





Kg CO2-eq

Impacto por proceso

VARIACIÓN DE CONSTANTES DE DESCOMPOSICIÓN

530

540

550

560

570

580

590

600

610

620

630

640

Rango inferior Medio Rango Superior

kg C

O2-e

q

Escenario actual - Impacto final



JAQUIRA

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Kg C

O2-e

q

Escenario con recuperación de energía Escenario con quema de biogás Escenario sin quema de biogás

DISTRIBUCIÓN DE IMPACTOS SEGÚN ESCENARIOS EN UN

RELLENO SANITARIO


-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200








Ventilación

Infraestructura

Kg CO2-eq

Impacto por proceso


1360

1370

1380

1390

1400

1410

1420

1430

Rango inferior Medio Rango superior

Kg C

O2-e

q

Escenario actual - impacto final



NAUTA


-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Descomposición (años 0 a 5)

Oxidación (años 0 a 5)





Ventilación


Infraestructura

Kg CO2-eq

Impacto por proceso

COMPARACIÓN DE ESCENARIOS

*1 tonelada de residuos rellenada en el RS de Nauta, a lo largo de 100 años

Impacto de escenarios por unidad funcional*


188.1

354.5

402.1

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Inferior Medio Superior

Rango

Escenario: Recuperación de energía

ESTRATEGIAS DE MEJORA Y

RECOMENDACIONES

¿HACIA DONDE VA LA GESTIÓN RESIDUOS?

MEN

OS

FA

VO

RA

BLE

MÁ

S

FA

VO

RA

BLE

JERARQUÍA

RESIDUOS

Directiva Marco de Residuos 2008/93/EC

ESTRATEGIAS DE MEJORA

1 Prevención

MAGRAMA http://www.mapama.gob.es/es/calidad-y-evaluacion-ambiental/temas/prevencion-y-gestion-residuos/flujos/domesticos/gestion/prevencion/

Las acciones de prevención y reutilización se pueden desarrollar en etapas

de concepción, producción, distribución, uso y gestión residuo


2 Reciclaje y compostaje

Recogida selectiva

Envases plástico Papel y cartón Vidrio Resto

Recogida en masa

Resto

ECOEMBES https://www.ecoembes.com/es


3 Incineración

Reducción de masa y volumen de residuos y

recuperación energía en aquellos residuos con un

poder calorífico significativo

Ventajas

Se ha ganado una mala reputación debido a la

emisión de sustancias tóxicas como dioxinas y

furanos

Desventajas


3 Incineración

Slag

Delivery and storage

Thermaltreatment

Flue gastreatment

Chimney

Ashstorage

Energy recovery


4 Vertido

1. Caracterización residuo

4. Recuperación biogas

2. Zona descarga,

compactación y aplicación

cobertura

3. Tratamiento lixiviados

Mejoras

Determinar cantidad y

caracterización residuos

Minimizar área zona descarga sin

comprometer operación ya que

determina cantidad cobertura e

influencia cantidad lixiviados.

Compactación reduce espacio

vertedero, aumenta estabilidad y

generación gas y disminuye olores,

riesgo incendios y lixiviados

5. Monitorización emisiones

ISWA (2013) Guidelines for Design and Operation of Municipal Solid Waste Landfills in Tropical Climates


4 Vertido

Recuperación biogas

• Canalizar gas planta industrial para uso

combustible

• Producir energía y/o vapor

• Transformar metano en CO2

• Oxidación de metano a CO2 mediante

bacterias

Opci

ones

de g

est

ión b

iogas Captura gas

Quema gas

Instalar capas oxidación

ISWA (2013) Guidelines for Design and Operation of Municipal Solid Waste Landfills in Tropical Climates


4 Vertido

Recuperación biogas

RECOMENDACIONES

Prevenir generación. Mejor residuo es el que no se genera

Recuperar materiales reciclables, fomentando economía circular

Evaluar la mejor tecnología tratamiento residuos de acuerdo a

disponibilidad técnica y económica y atendiendo a criterios

ambientales

Manejo adecuado de rellenos sanitarios

• Caracterizar residuo entrada

• Operación controlada relleno

• Caracterización y tratamiento lixiviados

• Recuperación energía biogas

Como síntesis:

- Las condiciones climáticas hacen que los deshechos se

descompongan más rápido que lo habitual

- La ausencia de tratamiento del biogás incrementa el impacto

ambiental del relleno

- El mayor impacto ambiental se produce en los primeros años

luego de disponer los residuos

- Existen opciones de mejora con menores impactos y más

beneficios

APLICACIÓN A NDCS

Propuesta actual bien encaminada: quema de biogás para

reducir GEIs es altamente efectiva.

Adicionalmente:

• Se debe priorizar la quema de biogás en zonas tropicales

(mayor velocidad de descomposición)

• La recuperación de energía trae mayores beneficios (hasta

75% menor impacto que la combustión descentralizada)

APLICACIÓN A NDCS

Adicionalmente:

• Los factores de caracterización antiguos subestiman el impacto

de los GEI

1996: 1 kg CH4 21 kg CO2-eq

2013: 1 kg CH4 28 kg CO2-eq

• Se deben utilizar factores de caracterización actuales para

mejorar la precisión de los cálculos

PROYECTO IKI – ONU MEDIO AMBIENTE

ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA EN RELLENOS SANITARIOS

DEPARTAMENTO DE

INGENIERÍA

Kurt Ziegler, Ian Vázquez-Rowe, Ramzy Kahhat, María

Margallo

Lima

3 de julio de 2018

Documents

PROYECTO IKI ONU M AMBIENTE - One Planet Network · relleno sanitario. impactos por etapa en el tratamiento actual-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200-: ? residuos . oxidación